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输油管道水库段滑坡隐患防治案例

来源:《管道保护》2023年第1期 作者:毛俊辉 时间:2023-3-2 阅读:

毛俊辉

国家管网集团东部储运公司

 

背景

甬沪宁输油管道于2004年建成投产,设计年输油能力为2000×104 t,承担着向扬子石化、金陵石化及长江上游各大炼化企业输送原油的重要任务。该管道经过江苏省句容市西山水库堤坝东侧坡脚,与大坝走向平行,埋深约1.5 m。西山水库已建成约20年(图 1),堤坝主体为人工填土堆筑形成,由于土质不均,松散欠密实,局部存在较大孔隙、空隙。水库上游库区护坡已存在较多凹陷、塌陷并形成管涌土洞,堤坝下游为地势较低的水塘,土体常年饱水、渗水,坡面曾多次发生过浅表滑塌、小型滑坡。一旦发生较大或较深滑坡,将严重威胁管道运行安全。


图 1 西山水库堤坝全貌

隐患分析

(1)滑坡结构形成。经现场调查分析,该处滑坡体堤基均由素填土组成,其表层为近几年新增的2 m左右的填土,极其松散、孔隙率较大,滑坡主要为圆弧滑动,潜在滑动面深度可能达到5 m~7 m,坡度30°~50°,有引发深层滑坡可能(图 2)。


图 2 滑坡边界示意图

(2)滑坡变形特征。滑坡体及不稳定边坡变形为垂直和水平位移,表现为地表变形、裂缝,前缘鼓胀,浅表土体滑塌、形成滑坎等现象。前缘为下游的水塘,后缘为小路,左缘为排水沟,右缘为治理前形成的陡坎。

(3)影响因素分析。土质滑坡形成和发生的主要影响因素有:地质因素(较厚松散堆积层)、地形地貌(边坡高差最大约9 m)、降水及地下水(降雨量大、下滑力大、剪切应力效应增强)、人类工程活动影响(高陡填土边坡不稳定、压密夯实不够,未做防渗处理,水力影响大,稳定性降低)。

(4)稳定性分析。采用极限平衡的基本理论和方法分析:天然工况下,斜坡浅层发生滑动搜索界面、斜坡深部搜索滑面两者的稳定性系数分别为1.187、1.250,大于1.15(规范要求),均处于稳定状态;暴雨工况下,两者的稳定性系数分别为1.107、1.150,前者基本处于稳定状态,后者处于稳定状态,但安全系数较小。为保证滑坡体长期稳定,应采取相应的防治措施。

防治措施

(1)治理区坡体整体有深层滑动的可能性,同时考虑管道保护的需求,坡体前缘设置抗滑桩,提高整体稳定性的同时消除作用于管道的潜在滑坡推力。

(2)治理区坡面中上部在渗流力作用下存在浅层滑动,设置锚杆格构加固坡体。

(3)在管道上方设置插入式预制方桩用于保护管道,桩顶设置冠梁锚杆,冠梁可作为格构底梁。

(4)在坝体上游设置塑性混凝土防渗墙,减小坝体内水头,防止坝体渗透变形。

(5)设置管道振弦式应力应变监测点,用于监测施工过程及后期运行中管道受力变形情况。

(6)采用Morgrnstern-price法,用Geo-studio数值模拟软件进行定性和定量分析结果显示,治理后滑坡灾害体在天然状态下和暴雨工况下的稳定性大幅提升,管道的变形和应力减小,满足安全要求。西山水库滑坡地质灾害管段再未发现滑坡变形迹象。

启示

(1)对于类似管道地质灾害问题,应从现场勘查入手,分析成因和主要影响因素,通过数值模拟计算进行稳定性评价,有针对性地制定防治措施。

(2)应设置坡体位移监测点,实时监测边坡的稳定性。在治理工程结束后要长期监测,并定期开展防治工程效果评估。


作者简介:毛俊辉,高级工程师,中国石油大学(北京)工学硕士。东部储运公司管道保卫部管道工程科科长,长期从事原油长输管道完整性管理工作。联系方式:18552920512,maojh@pipechina.com.cn。


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